摘要：现浇钢筋混凝土结构已广泛应用于现代建筑中，但混凝土裂缝的产生难以避免。本文针对这一问题从设计、施工方面略作分析讨论，从而能最大限度减少这一设计通病，提高设计质量。
关键词：现浇钢筋混凝土；裂缝；分类；形成；预防措施；施工
DiscussiononDesignofReinforcedConcreteStructre
CrackControl
ZhiYong
（SINOPECShanghaiEngineeringCo.Ltd，Shanghai200120）
【Abstract】Cast-in-placereinforcedconcretestructurehasbeenwidelyusedin modernarchitecture，butthecracksinconcretecanhardlybeavoided.Thisarticle discussthedesignandconstructioninviewofthisproblem，therebyminimizing thedesignflaw，improvedesignquality.
【Keywords】Cast-in-placereinforcedconcrete；crack；classification；formation；preventivemeasure；construction
混凝土是一种不密实非均质脆性结构材料，混凝土内部存在着固体、液体和空隙。对于一般钢筋混凝土构件，在使用荷载作用下，截面的拉应力常常是大于混凝土的抗拉强度的，因而在正常使用状态下，构件总是带裂缝工作的。当裂缝宽度小于0.05mm时，对使用无多大害处，但裂缝进一步扩展，形成较大裂缝时，便会危及结构的安全性和耐久性，甚至影响到构件的使用功能。
自2001年起，钢筋混凝土结构的楼面板从“预制多孔板体系”转化为“商品混凝土现浇板体系”，高层住宅多采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构体系，现浇混凝土结构在结构安全、抗震性能和使用功能方面比原有装配式结构有许多优越性，但是混凝土结构的裂缝产生难以避免。建筑结构的裂缝存在现象应得到应有重视，一般应控制在规范允许范围之内。如果混凝土结构的裂缝不加控制，轻者会导致使用者对建设单位的投诉；重者会导致建筑物发生渗漏或影响结构的整体性能及抗震性能。因此对于这一问题应尽量在设计、施工等方面予以重视，以避免裂缝的出现或把裂缝控制在规范许可的范围之内。本文结合了部分实际案例，并参考了大量文献资料，对混凝土裂缝产生的原因进行了分析，并提出了防治对策和控制措施。
1.混凝土结构裂缝分类
混凝土结构裂缝大致可分以下几类：
1.145°斜裂缝：常出现在山墙/墙角，特别是房屋长轴向的两端房间内，大多呈45°状。
1.2纵横向裂缝：一般出现在跨中、负弯距钢筋端部、PVC电线暗管敷埋处。一部分房间预埋PVC电线管的板面上出现裂缝，裂缝宽度可达0.2～0.3mm左右。
1.3不规则裂缝：出现部位、形状无规则可言，或呈散状、或呈龟裂状。一般出现在房屋长轴向的两端单元、屋面顶层等部位。
1.4温差裂缝：此类裂缝是由于混凝土浇筑后，聚积在内部的水泥水化热不易散发，造成混凝土的内部温度升高，而混凝土表面散热较快，这样形成较大的内外温差，使混凝土内部产生压应力、表面产生拉应力。此时混凝士的龄期很短，抗拉强度很低，如果温差产生的表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。此类裂缝一般出现在房屋长轴向的两端单元、屋面层和上部楼层以及较长混凝土墙体的表面。
1.5结构裂缝：虽然现浇楼面板承载力均能满足设计要求，但由于楼面板刚度相对墙体刚度较弱，在一些薄弱部位和截面突变处，易产生一些结构性裂缝。如墙角应力集中处的45°斜裂缝，楼面板端负弯矩较大处的板面裂缝等。
2.在结构设计中裂缝的形成原因及预防措施
2.1结构设计方面常见裂缝形成原因
2.1.1混凝土结构设计必须满足两种状态的要求：①承载能力极限状态，结构或结构构件达到最大承载力、出现疲劳破坏、发生不适于继续承载的变形或因结构局部破坏而引发的连续倒塌。从而保证整体结构不破坏、不失衡、不失稳。②正常使用极限状态，结构或结构构件达到正常使用的某项规定限值或耐久性能的某种规定状态。以确保结构及构件不产生超过正常使用状态的变形、裂缝、耐久性、振动及其它影响使用的极限状态。目前人们对承载能力极限状态已给予足够重视并严格执行，而对正常使用极限状态却经常被轻视甚至忽视。
2.1.2目前不少设计人员在楼面板设计中只按单向板计算方法来设计配置楼面板的钢筋，支座处仅设置分离式负弯矩钢筋。由于计算模型和实际情况、计算受力与实际受力情况存在差异，单向高强钢筋或粗钢筋会导致混凝土楼面抗拉能力不均，致使局部较薄弱处易产生裂缝。部分设计人员对构造配筋、放射筋设置不重视或不合理，薄弱环节未设置局部加强筋。
由于建筑房间布置和考虑美观等因素，造成结构楼面布梁受到限制而形成楼面布置较多不规则板，设计人员支座处按分离式负弯矩配筋。由于计算模型和实际情况、计算受力与实际受力情况存在差异，设计人员对易产生应力集中部位判断不足或忽视等原因而未采取加强措施，致使局部较薄弱处易产生裂缝。
2.1.3对楼面板开洞，设计时往往只考虑楼面板在竖向荷载作用下受力情况，而未考虑楼面板在水平荷载作用下主拉应力的分布。对于楼面板开小孔，一般只在洞口四周加强配筋，但由于纵向受力钢筋被切断，板与墙体或板与梁的变形协调问题被忽视，这时如墙或梁的刚度较大，板的孔边凹角处未必会出现应力集中现象，开洞处板易发生翘曲现象。而对于楼面板开大孔处，大多数设计人员未进行进一步的应力分析，孔周边的板构造与配筋均未加强。
2.1.4结构设计对板内布线引起裂缝的构造大多考虑不够。住宅及公建类建筑的电器、电信快速发展的今日，现浇楼面板内暗敷PVC电线管越来越多，甚至有些部位出现三根交错叠放现象，两根管交错叠放现象更为普遍。PVC管交错叠放处板的抗弯高度大大降低，从而削弱了楼面板的抗弯性能。
2.1.5结构设计过度依赖计算软件，仅按计算结果进行楼面板的钢筋配置，未考虑特殊建筑的加强措施。例：超长结构未考虑温度应力的影响，未按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015版）第8.1.1条设置伸缩缝，或采用后浇带或采用加强带等措施；建筑物的端部大跨度处、屋面板配筋未加强。
2.1.6剪力墙的墙肢长度较长。规范规定剪力墙墙肢长度不宜大于8m，部分设计人员按建筑平面布置剪力墙墙段，而忽视了当钢筋混凝土实墙长度较大时，会使混凝土墙体内收缩应力不易释放且随长度不断积累增大，这些约束条件使得混凝土墙体结构构件不能自由变形，或者与约束构件的变形不能同步（或不协调），最终内应力释放从而导致混凝土裂缝的产生。
2.1.7剪力墙水平钢筋的配置往往偏弱。墙体水平钢筋一般是按计算及规范的构造要求进行配置，并置于竖向钢筋的内侧。使得混凝土保护层厚度过大，同时水平钢筋间距大多偏大，也影响、抵抗收缩应力。影响混凝土裂缝的因素除设计、施工、荷载等外部原因外，内部原因主要是水泥品种、水泥用量、单位用水量、粗骨料和细骨料质量等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆混凝土形成裂缝的原因及影响因素虽然极为复杂，但在实际操作中，只要严格按照设计和施工规范进行操作，有害裂缝还是可以避免的。
2.2结构设计中的裂缝主要控制措施
在设计过程中采用适宜的方式、措施，混凝土结构裂缝是可以大幅度降低减少的，下述的措施使用得当，效果是明显的。
2.2.1在设计上应保证结构的整体刚度，对于结构薄弱部位、易开裂部位的处理尤其要特别重视，如深基础与浅基础结合处，高低跨处以及不同结构形式结合处等，防止因房屋建筑不均匀沉降引起结构内部的拉应力、剪应力产生，从而降低结构抵抗温度应力的能力。
2.2.2现浇板厚度宜控制在跨度的1/30左右，最小板厚不宜小于110mm（厨房、浴室、阳台板厚不小于90mm）。当楼板内暗敷有交叉管线时，应将预埋管线设置在楼板上下钢筋当中，考虑楼面上30mm细石混凝土地坪常被取消等因素，板厚不宜小于120mm。当楼板厚度较薄时，也可在管线外侧增加钢丝网。
2.2.3设计时注意楼面板构造钢筋的布置十分重要，布置结果对构造抗裂效果影响很大。特别是对于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选用，要尽量布置细而密的钢筋，提高配筋率，以减小裂缝的宽度。对连续板不宜采用分离式配筋，应采用上、下两层连续式配筋，或者上部连续式配筋可按构造、支座的计算结果增加附加钢筋；洞口处配置加强筋。
2.2.4屋面层的阳角处、房屋长轴向的两端单元房间和跨度≥3.9m时，应设置双层双向钢筋，阳角处钢筋间距不宜大于100mm，跨度≥3.9m的楼面板钢筋间距不宜大于150mm；跨度<3.9m的现浇楼面板上面的负弯矩钢筋应一隔一全长拉通，以抵抗板中裂缝及端头裂缝。外墙转角处应在板中部设置放射状钢筋，配筋设置范围应大于板跨的1/3、且长度不小于2.0m，每一转角处放射状钢筋数量不少于7根，钢筋间距不宜大于100mm。
2.2.5现浇楼面板的混凝土强度等级不宜大于C30，特殊情况须采用高强度等级混凝土或高强度等级水泥时，要充分考虑采用低水化热的水泥和加强浇水养护等施工措施，降低或减少混凝土凝固时的水化热的不利影响。
2.2.6当设计中结构界面突变带来的应力集中时，如果无法回避，应当做局部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋等措施。
2.2.7在混凝土墙体中应设置水平暗梁，在满足结构计算总体指标的前提下，增开结构洞口。可有效抵御裂缝的产生或使混凝土收缩应力得到释放，从而达到控制墙体裂缝的目的，至少可减小有害裂缝的产生。
2.2.8调整设计的配筋方案：按配筋细而密可有效抵抗收缩应力的原则，减小水平钢筋直径和配筋的间距、适当增加水平钢筋的配筋率。并将水平钢筋置于竖向钢筋外侧以减小混凝土保护层厚度，增强混凝土表层的抗裂性能。
2.2.9设计中也可根据实际情况在混凝土中掺入适量膨胀剂或选用补偿收缩混凝土，使混凝土在硬化过程中产生一定的限制膨胀用以补偿混凝土硬化过程中的收缩（以干缩、冷缩为主），以此来减少混凝土裂缝的效果。
2.2.10对于超长结构，应按规范规定设置伸缩缝，合理布置结构构件，如：应尽量避免在房屋端部设置纵向剪力墙。如若设置伸缩缝有困难，也可采用施工后浇带等措施；对端部的竖向构件加大配筋；楼面板板面增设板面温度筋；屋面板采用双层双向并适当加大配筋等措施。合理地留设施工后浇带将可以使混凝土自由的收缩，从而大大减少收缩应力，使混凝土的抗拉强度可以大部分用来抵抗温度应力，从而提高混凝土抵抗温度变化的能力。以下是后浇带的设计时几种常用的处理方式：
（1）后浇带一般应设置在对结构受力影响较小部位，尽可能应从梁、板的1/3跨部位通过或从纵横相交部位或门洞口的连梁处通过。后浇带间距不宜超过30m。
（2）后浇带宽度为800～1000mm，板和墙钢筋搭接长度应不低于45d，且同一截面受力筋搭接不超过50%。梁、板主筋不宜断开，使其保持一定联系性。
（3）后浇带浇筑时间不宜过早，以能将混凝土总降温及收缩变形完成一半以上时间为佳。从目前混凝土的收缩量来看，估计3～6月方能取得明显效果，最短不少于45天。在上海这样软土地区，后浇带浇筑时间应在主体封顶以后，方可有效地释放沉降的应力。
（4）后浇带中垃圾应清理干净，接缝采用微膨胀混凝土并应充填密实，新老混凝土界面用1：1水泥砂浆接浆。后浇带混凝土强度等级应比原混凝土强度等级提高一级，以防止新老混凝土界面产生裂缝。
（5）后浇带的混凝土接缝宜设置企口缝，后浇带混凝土浇筑时温度尽量与原有混凝土浇筑时温度相一致。
随着现代混凝土结构工程不断高、大、复杂化发展的趋势、设计时应不仅仅是对裂缝产生的结构状态进行研究，而是要从材料的组成、构造设计、结构设计等多方面综合考虑，预防有害裂缝，注重结构安全，防患于未然。
3.施工中的预防措施
3.1调整和优化混凝土原材料及配合比。尽量使用低水化热的水泥；砂宜采用中砂；粗骨料宜选用符合连续级配的碎石，并严格控制砂石中的含泥量。尽量选用高标号水泥，以降低水泥的总用量。值得注意的是近十几年来，我国一些城市为实现文明施工，提高设备利用率，节约能源，都采用商品混凝土。因此加强对商品混凝土进行塌落度的检查是保证施工质量的重要因素。
3.2降低混凝土的入模温度，主动、有效地控制混凝土内外的温差。模板必须有足够的强度和刚度支撑，且不宜过早拆模，应考虑到规定的拆模时间，防止过早拆模引起的早期裂缝。同时，应将模板支撑立杆下部与楼面接触部位设楔子顶紧，防止混凝土在浇捣过程中变形产生沉降。
3.3加强拆模及养护的管理。施工中当混凝土密实后，应尽可能早地进行覆盖养护，及时喷水，适当延长混凝土养护时间。尽可能减少混凝土的内外部温差，保证早期湿养护和后期养护的最佳效果。在重点防护部位，可考虑混凝土覆盖后沿墙体设置简易喷淋管，实现小流量连续洒（滴）水养护，效果更佳。
4.裂缝的处理方法
在现实工程实践中，裂缝的产生往往是不可避免的。对裂缝的处理，首先分析成因是至关重要的，“对症下药”才能事半功倍，要先判断是设计、外力、材料、施工或是其他因素引起的，再根据裂缝的种类做如下处理：
（1）对于一般混凝土楼板表面的龟裂，可先将裂缝清洗干净，待干燥后用环氧浆液灌缝或用表面涂刷封闭。施工中若在终凝前发现龟裂时，可用抹压一遍处理
（2）其它一般裂缝处理，其施工顺序为：清洗板缝后用1：2或1：1水泥砂浆抹缝，压平养护。
（3）当裂缝较大时，应沿裂缝凿八字形凹槽，冲洗干净后，用1：2水泥砂浆抹平，也可以采用环氧胶泥嵌补。
（4）当楼板出现裂缝面积较大时，应对楼板进行静载试验，检验其结构安全性，必要时可在楼板上增做一层钢筋网片，以提高板的整体性。
（5）通长、贯通的危险结构裂缝，裂缝宽度大于0.3mm的，采用结构胶粘扁钢加固补强。板缝用灌缝胶高压灌胶。
5.结语
现浇钢筋混凝土结构中楼面板和墙体的裂缝是工程常见的质量通病，虽形成的原因多种多样、形态也各有差异，但只要做到优化设计与规范施工并行，在设计中充分考虑各种施工条件与设计条件，施工过程中针对各影响因素考虑全面、细致，采取相应的预防控制措施，现浇钢筋混凝土结构的裂缝在很大程度上是可以减轻或避免的。
论文作者:智勇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/22
标签：裂缝论文; 混凝土论文; 楼面论文; 钢筋论文; 应力论文; 结构论文; 构件论文; 《基层建设》2017年第31期论文;